CN116163911A - 燃料电池用流体机械 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够使涡轮效率提高的燃料电池用流体机械。燃料电池用流体机械具备旋转轴、电动马达、压缩部以及旋转辅助部。旋转辅助部具备涡轮工作轮以及涡轮壳体。涡轮工作轮通过将从燃料电池堆排出并向涡轮室导入的排出气体从旋转轴的径向导入并将排出气体沿旋转轴的轴线方向排出从而旋转。涡轮工作轮的直径以及护罩面的直径从排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐扩径。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池用流体机械。
背景技术
以往，已知有具备旋转轴、电动马达以及压缩部的燃料电池用流体机械。电动马达使旋转轴旋转。压缩部通过旋转轴的旋转而驱动。并且，压缩部将向燃料电池堆供给的空气压缩。另外，燃料电池用流体机械有时具备对旋转轴的旋转进行辅助的旋转辅助部。旋转辅助部例如如日本特开2013-204422号公报所公开的那样，具备涡轮工作轮以及涡轮壳体。涡轮工作轮设置于旋转轴。涡轮工作轮与旋转轴一体旋转。涡轮壳体形成涡轮室。在涡轮室收容有涡轮工作轮。另外，涡轮壳体具有与涡轮工作轮对置的护罩面。在这样的燃料电池用流体机械中，涡轮工作轮通过将从燃料电池堆排出并向涡轮室导入的排出气体从旋转轴的径向导入并沿旋转轴的轴线方向排出从而旋转。
另外，在这样的燃料电池用流体机械中，如图3所示那样，涡轮效率η与速度比U/C存在关系。涡轮效率η存在相对于速度比U/C向上凸的特性。因此，涡轮效率η在规定的速度比U/C0处成为极大值ηmax。
速度比U/C由涡轮工作轮周向速度U与绝热速度C之比表示。涡轮工作轮周向速度U是涡轮工作轮的周向的旋转速度。涡轮工作轮周向速度U由涡轮工作轮的转速与涡轮工作轮中的位于排出气体的流动方向的上游的入口直径之积表示。绝热速度C由排出气体的温度与压力的函数表示。绝热速度C是指在使具有某温度和压力的排出气体膨胀到规定的温度以及压力时得到的理论气体速度。
在此，从燃料电池堆排出的排出气体的温度以及压力例如与发动机的废气相比大幅地低。因此，在燃料电池用流体机械中，绝热速度C比较低，因此速度比U/C成为比规定的速度比U/C0大的速度比U/Cx。这样一来，涡轮效率η成为比极大值ηmax低的值ηx。
从燃料电池堆排出的排出气体的温度以及压力根据向燃料电池堆供给的空气的要求流量、温度以及压力而唯一地决定。因此，在燃料电池用流体机械中，绝热速度C根据向燃料电池堆供给的空气的要求流量、温度以及压力而唯一地决定。因此，为了使涡轮效率η提高，需要减小涡轮工作轮周向速度U。
为了减小涡轮工作轮周向速度U，例如考虑减小涡轮工作轮的转速，但为了辅助旋转轴的旋转，减小涡轮工作轮的转速并不优选。因此，考虑减小涡轮工作轮中的位于排出气体的流动方向的上游的入口直径。此时，考虑为涡轮工作轮的直径从排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐缩径的结构的涡轮工作轮的情况。在该情况下，随着减小涡轮工作轮的入口直径，涡轮工作轮中的位于排出气体的流动方向的下游的出口直径也变小。这样一来，在涡轮工作轮的旋转的作用下流动的排出气体难以通过涡轮室。因而，在涡轮室内，排出气体的流动方向的上游的压力上升，因此使燃料电池堆的入口的压力上升。其结果是，有可能使压缩部所消耗的动力大幅增大。
发明内容
一方案的燃料电池用流体机械具备：旋转轴；电动马达，其构成为使所述旋转轴旋转；压缩部，其构成为通过所述旋转轴的旋转而将向燃料电池堆供给的空气压缩；以及旋转辅助部，其构成为对所述旋转轴的旋转进行辅助，所述旋转辅助部具备：涡轮工作轮，其设置于所述旋转轴，且构成为与所述旋转轴一体旋转；以及涡轮壳体，其对收容所述涡轮工作轮的涡轮室进行划定，且具有与所述涡轮工作轮对置的护罩面。所述涡轮工作轮构成为通过将从所述燃料电池堆排出并向所述涡轮室导入的排出气体从所述旋转轴的径向导入并将该排出气体沿所述旋转轴的轴线方向排出从而旋转。所述涡轮工作轮的直径以及所述护罩面的直径从所述排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐扩径。
附图说明
图1是用于说明实施方式的燃料电池用流体机械的侧剖视图。
图2是将涡轮工作轮周边扩大示出的剖视图。
图3是示出涡轮效率与速度比的关系的图表。
图4是将其他实施方式的涡轮工作轮周边扩大示出的剖视图。
具体实施方式
以下，按照图1～图3来说明将燃料电池用流体机械具体化的一实施方式。本实施方式的燃料电池用流体机械例如用于在燃料电池车等车辆搭载的燃料电池系统。
(关于燃料电池系统10)
如图1所示那样，燃料电池系统10具备燃料电池堆11以及燃料电池用流体机械12。燃料电池用流体机械12将作为氧化剂气体的空气压缩。向燃料电池堆11供给被燃料电池用流体机械12压缩了的空气。燃料电池堆11例如具有多个单体。各单体通过氧极、氢极以及配置于两极之间的电解质膜层叠而构成。
并且，燃料电池堆11使作为燃料气体的氢与空气所含的氧发生化学反应而进行发电。对燃料电池堆11的发电做出贡献的氧在空气中仅存在2成左右。因此，供给到燃料电池堆11的空气的8成左右未对燃料电池堆11的发电做出贡献而从燃料电池堆11作为排出气体排出。
燃料电池堆11与未图示的行驶用马达电连接。行驶用马达将由燃料电池堆11发出的电力作为电力源而驱动。行驶用马达的动力经由未图示的动力传递机构而向车轴传递，车辆以与油门踏板的油门开度相应的车速行驶。
(燃料电池用流体机械12的整体结构)
燃料电池用流体机械12具备旋转轴13、电动马达14以及压缩部15。电动马达14使旋转轴13旋转。压缩部15通过旋转轴13的旋转而驱动。在本实施方式中，压缩部15是与旋转轴13的第一端部连结的压缩机叶轮。并且，压缩部15将向燃料电池堆11供给的空气压缩。
(旋转辅助部16的结构)
燃料电池用流体机械12具备旋转辅助部16。旋转辅助部16对旋转轴13的旋转进行辅助。旋转辅助部16具备涡轮工作轮20以及涡轮壳体30。涡轮工作轮20设置于旋转轴13。具体而言，涡轮工作轮20与旋转轴13的第二端部连结。涡轮工作轮20与旋转轴13一体旋转。
涡轮壳体30形成涡轮室31。在涡轮室31收容有涡轮工作轮20。涡轮壳体30呈具有圆孔状的吐出口32的筒状。吐出口32与涡轮室31连通。吐出口32的轴心与旋转轴13的轴线L1一致。另外，涡轮壳体30具有吸入室33以及导入口34。吸入室33在涡轮室31的周围绕吐出口32的轴心延伸。向吸入室33吸入从燃料电池堆11排出的排出气体。导入口34将涡轮室31与吸入室33连通。导入口34沿旋转轴13的径向延伸。并且，导入口34将吸入到吸入室33的排出气体从旋转轴13的径向向涡轮室31导入。
涡轮工作轮20通过将从燃料电池堆11排出并向涡轮室31导入的排出气体从旋转轴13的径向导入并沿旋转轴13的轴线方向排出从而旋转。涡轮工作轮20通过导入到涡轮室31的排出气体的动能而旋转。由此，排出气体的动能转换为涡轮工作轮20的旋转能量。这样，在涡轮工作轮20产生的旋转能量对旋转轴13的旋转进行辅助。并且，通过了涡轮室31的排出气体从吐出口32向外部吐出。
(关于护罩面35)
如图2所示那样，涡轮壳体30具有与涡轮工作轮20对置的护罩面35。护罩面35形成涡轮室31。护罩面35包围涡轮工作轮20。护罩面35将导入口34中的涡轮室31侧的开口缘与吐出口32的内周面连接。护罩面35的直径随着从导入口34趋向吐出口32而逐渐扩径。因此，护罩面35的直径从排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐扩径。
(关于轮毂21)
涡轮工作轮20具有轮毂21以及多个叶片22。轮毂21与旋转轴13一体地旋转。轮毂21安装于旋转轴13的第二端部。轮毂21呈随着从背面21a趋向前端面21b而外径扩径的大致圆锥形状。轮毂21具有随着从背面21a趋向前端面21b而逐渐缩径的外周面21c。在涡轮室31流动的排出气体的流动方向是从导入口34朝向吐出口32的方向。因此，轮毂21具有从排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐缩径的外周面21c。轮毂21的外周面21c是朝向旋转轴13的轴线L1凹陷的弯曲面。轮毂21的背面21a的外径是轮毂21的直径的最大直径。轮毂21的前端面21b的外径是轮毂21的直径的最小直径。
(关于叶片22)
多个叶片22设置于轮毂21的外周面21c。多个叶片22从轮毂21的外周面21c突出。多个叶片22沿轮毂21的周向隔开等间隔地配置于轮毂21的外周面21c。多个叶片22沿轮毂21的周向排列。涡轮工作轮20在各叶片22与护罩面35对置的状态下收容于涡轮室31。多个叶片22中的作为护罩面35侧的缘的外缘23随着从轮毂21的背面21a趋向前端面21b而逐渐扩径。因此，各叶片22从排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐扩径。这样，涡轮工作轮20的直径以及护罩面35的直径从排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐扩径。
多个叶片22的外缘23沿着护罩面35延伸。因此，各叶片22的外缘23与护罩面35之间的间隙C1在排出气体的流动方向上恒定。导入口34与各叶片22对置。因此，各叶片22具有与导入口34对置的对置缘24。并且，多个叶片22中的与导入口34对置的对置缘24相对于旋转轴13的轴线方向以随着轮毂21的直径从最大直径变小而从旋转轴13分离的方式延伸。各叶片22的对置缘24的直径是涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的上游的入口直径。各叶片22的外缘23中的位于轮毂21的前端面21b侧的端部的直径是涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的下游的出口直径。
(作用)
接着，对本实施方式的作用进行说明。
当旋转轴13通过电动马达14而旋转时，压缩部15通过旋转轴13的旋转而驱动，压缩部15将空气压缩。由压缩部15压缩了的空气向燃料电池堆11供给。供给到燃料电池堆11的空气所含的氧对燃料电池堆11的发电做出贡献。从燃料电池堆11排出的排出气体向吸入室33吸入。吸入到吸入室33的排出气体通过导入口34而向涡轮室31导入。然后，涡轮工作轮20通过导入到涡轮室31的排出气体的动能而旋转。由此，排出气体的动能转换为涡轮工作轮20的旋转能量。这样，在涡轮工作轮20产生的旋转能量对旋转轴13的旋转进行辅助。然后，通过了涡轮室31的排出气体从吐出口32向外部吐出。
图3的图表示出涡轮效率η与速度比U/C的关系。如图3所示那样，涡轮效率η存在相对于速度比U/C向上凸的特性。因此，涡轮效率η在规定的速度比U/C0处成为极大值ηmax。
另外，在这样的燃料电池用流体机械12中，涡轮效率η与速度比U/C存在关系。速度比U/C由涡轮工作轮周向速度U与绝热速度C之比表示。涡轮工作轮周向速度U是涡轮工作轮20的周向的旋转速度。涡轮工作轮周向速度U由涡轮工作轮20的转速与涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的上游的入口直径之积表示。绝热速度C由排出气体的温度与压力的函数表示。绝热速度C是指在使具有某温度和压力的排出气体膨胀到规定的温度以及压力时得到的理论气体速度。
在此，从燃料电池堆11排出的排出气体的温度以及压力例如与发动机的排气相比大幅地低。因此，在燃料电池用流体机械12中，绝热速度C比较低，因此速度比U/C成为比规定的速度比U/C0大的速度比U/Cx。这样一来，涡轮效率η成为比极大值ηmax低的值ηx。
从燃料电池堆11排出的排出气体的温度以及压力根据向燃料电池堆11供给的空气的要求流量、温度以及压力而唯一地决定。因此，在燃料电池用流体机械12中，绝热速度C根据向燃料电池堆11供给的空气的要求流量、温度以及压力而唯一地决定。因此，为了使涡轮效率η提高，需要减小涡轮工作轮周向速度U。
为了减小涡轮工作轮周向速度U，例如考虑减小涡轮工作轮20的转速，但为了对旋转轴13的旋转进行辅助，减小涡轮工作轮20的转速并不优选。因此，考虑减小涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的上游的入口直径。
于是，涡轮工作轮20的直径以及护罩面35的直径从排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐扩径。据此，涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的上游的入口直径变小，因此涡轮工作轮周向速度U变小。因此，速度比U/C接近规定的速度比U/C0，涡轮效率η接近极大值ηmax。其结果是，在燃料电池用流体机械12中，涡轮效率η提高。
并且，即使减小涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的上游的入口直径，涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的下游的出口直径也不会变得比入口直径小。因而，即使减小涡轮工作轮20的入口直径，也抑制在涡轮工作轮20的旋转的作用下流动的排出气体难以通过涡轮室31的情况。其结果是，即使为了减小涡轮工作轮周向速度U而减小涡轮工作轮20的入口直径，在涡轮室31内，也抑制排出气体的流动方向的上游的压力上升。因此，抑制燃料电池堆11的入口的压力上升。通过以上，压缩部15消耗的动力不会增大，涡轮效率η提高。
(效果)
在上述实施方式中能够得到以下的效果。
(1)涡轮工作轮20的直径以及护罩面35的直径从排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐扩径。据此，涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的上游的入口直径变小，因此涡轮工作轮周向速度U变小。因此，速度比U/C接近规定的速度比U/C0，涡轮效率η接近极大值ηmax。其结果是，在燃料电池用流体机械12中，涡轮效率η提高。并且，即使减小涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的上游的入口直径，涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的下游的出口直径也不会变得比入口直径小。因而，即使减小涡轮工作轮20的入口直径，也能够抑制在涡轮工作轮20的旋转的作用下流动的排出气体难以通过涡轮室31的情况。其结果是，即使为了减小涡轮工作轮周向速度U而减小涡轮工作轮20的入口直径，在涡轮室31内，也抑制排出气体的流动方向的上游的压力上升。因此，抑制燃料电池堆11的入口的压力上升。通过以上，压缩部15消耗的动力不会增大，能够使涡轮效率η提高。
(2)多个叶片22中的作为护罩面35侧的缘的外缘23沿着护罩面35延伸。据此，能够将多个叶片22中的作为护罩面35侧的缘的外缘23与护罩面35之间的间隙C1维持恒定。因此，能够进一步使涡轮效率η提高。
(3)多个叶片22中的与导入口34对置的对置缘24相对于旋转轴13的轴线方向以随着轮毂21的直径从最大直径变小而从旋转轴13分离的方式延伸。据此，能够使涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的上游的入口直径与涡轮工作轮20中的位于排出气体的流动方向的下游的出口直径之差尽量大。因此，即使减小涡轮工作轮20的入口直径，也能够进一步容易抑制在涡轮工作轮20的旋转的作用下流动的排出气体难以通过涡轮室31的情况。
(变更例)
需要说明的是，上述实施方式能够如以下那样变更而实施。上述实施方式以及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合而实施。
○如图4所示那样，多个叶片22中的与导入口34对置的对置缘24也可以相对于旋转轴13的轴线方向随着轮毂21的直径从最大直径变小而沿旋转轴13的轴线方向延伸。据此，能够使排出气体的动能容易向涡轮工作轮20传递。因此，排出气体的动能容易转换为涡轮工作轮20的旋转能量，能够利用在涡轮工作轮20产生的旋转能量容易地对旋转轴13的旋转进行辅助。
○在实施方式中，多个叶片22中的作为护罩面35侧的缘的外缘23也可以不沿着护罩面35延伸。总之，多个叶片22中的作为护罩面35侧的缘的外缘23与护罩面35之间的间隙C1也可以不恒定。例如，多个叶片22中的作为护罩面35侧的缘的外缘23与护罩面35之间的间隙C1也可以随着从排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐变窄。另外，例如，多个叶片22中的作为护罩面35侧的缘的外缘23与护罩面35之间的间隙C1也可以随着从排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐变宽。
○在实施方式中，燃料电池用流体机械12并不限定于搭载于燃料电池车并用于对燃料电池堆11供给空气。例如，燃料电池用流体机械12并不限定于搭载车辆。
Claims (4)
1.一种燃料电池用流体机械，其中，
所述燃料电池用流体机械具备：
旋转轴；
电动马达，其构成为使所述旋转轴旋转；
压缩部，其构成为通过所述旋转轴的旋转而将向燃料电池堆供给的空气压缩；以及
旋转辅助部，其构成为对所述旋转轴的旋转进行辅助，
所述旋转辅助部具备：
涡轮工作轮，其设置于所述旋转轴，且构成为与所述旋转轴一体旋转；以及
涡轮壳体，其对收容所述涡轮工作轮的涡轮室进行划定，且具有与所述涡轮工作轮对置的护罩面，
所述涡轮工作轮构成为通过将从所述燃料电池堆排出并向所述涡轮室导入的排出气体从所述旋转轴的径向导入并将该排出气体沿所述旋转轴的轴线方向排出从而旋转，
所述涡轮工作轮的直径以及所述护罩面的直径从所述排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐扩径。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用流体机械，其中，
所述涡轮工作轮具有：
轮毂，其具有从所述排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐缩径的外周面；以及
多个叶片，其设置于所述外周面，并沿所述轮毂的周向排列，且从所述排出气体的流动方向的上游趋向下游而逐渐扩径，
多个所述叶片中的作为与所述护罩面对置的缘的外缘沿着所述护罩面延伸。
3.根据权利要求2所述的燃料电池用流体机械，其中，
所述涡轮壳体具有与所述叶片对置且将所述排出气体向所述涡轮室导入的导入口，
多个所述叶片中的与所述导入口对置的对置缘相对于所述旋转轴的轴线方向以沿着所述轮毂的直径从最大直径变小的方向从所述旋转轴分离的方式延伸。
4.根据权利要求2所述的燃料电池用流体机械，其中，
所述涡轮壳体具有与所述叶片对置且将所述排出气体导入的导入口，
多个所述叶片中的与所述导入口对置的对置缘相对于所述旋转轴的轴线方向沿着所述轮毂的直径从最大直径变小的方向在所述旋转轴的轴线方向上延伸。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| US5094587A (en) * | 1990-07-25 | 1992-03-10 | Woollenweber William E | Turbine for internal combustion engine turbochargers |
| US20100104424A1 (en) * | 2007-05-04 | 2010-04-29 | Borgwarner Inc. | Variable turbine geometry turbocharger |
| CN103975127A (zh) * | 2011-12-01 | 2014-08-06 | 戴姆勒股份公司 | 用于尤其是机动车辆的燃料电池的增压装置 |
| CN109860668A (zh) * | 2017-11-02 | 2019-06-07 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池系统及涡轮机的控制方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH138397A (de) * | 1929-03-06 | 1930-02-28 | Escher Wyss Maschf Ag | Einrichtung zum Entfernen von Ablagerungen an den Laufradschaufeln von Wasserturbinen. |
| US4565505A (en) | 1983-04-11 | 1986-01-21 | Woollenweber William E | Combination flow turbine for internal combustion engine turbochargers |
| DE4309636C2 (de) * | 1993-03-25 | 2001-11-08 | Abb Turbo Systems Ag Baden | Radialdurchströmte Abgasturboladerturbine |
| JPH09144550A (ja) * | 1995-11-24 | 1997-06-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 過給機用タービン |
| JPH11190201A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | タービン |
| DE102008049689A1 (de) * | 2008-09-30 | 2010-04-01 | Daimler Ag | Luftversorgungseinrichtung für einen Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben einer Luftversorgungseinrichtung |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5094587A (en) * | 1990-07-25 | 1992-03-10 | Woollenweber William E | Turbine for internal combustion engine turbochargers |
| US20100104424A1 (en) * | 2007-05-04 | 2010-04-29 | Borgwarner Inc. | Variable turbine geometry turbocharger |
| CN103975127A (zh) * | 2011-12-01 | 2014-08-06 | 戴姆勒股份公司 | 用于尤其是机动车辆的燃料电池的增压装置 |
| CN109860668A (zh) * | 2017-11-02 | 2019-06-07 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池系统及涡轮机的控制方法 |
| CN111727310A (zh) * | 2018-02-19 | 2020-09-29 | 株式会社Ihi | 涡轮 |
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